Hvorfor Pluto mister sin atmosfære:vinteren kommer

Den ildevarslende advarsel – "vinteren er på vej", populariseret af fantasy-serien Game of Thrones – gælder lige så godt for Pluto.

Dværgplanetens spinkle atmosfære ser ud til at være på randen af ​​et forbløffende kollaps på grund af årstidernes skiften og nærmer sig koldere forhold, ifølge forskning, der skal publiceres i tidsskriftet Astronomy &Astrophysics.

Opdaget i 1930, det var først omkring 1980, at astronomer begyndte at ane, at Pluto kunne have en atmosfære. Denne atmosfære blev foreløbigt opdaget i 1985 og fuldt ud bekræftet af uafhængige observationer i 1988.

På det tidspunkt, astronomer havde ingen mulighed for at vide, hvilke dramatiske ændringer der var i vente for den lille verdens tynde hylster af nitrogen, metan og kulbrinter.

Et kosmisk tilfælde

Ved et kosmisk tilfælde, de sidste årtier af det 20. århundrede og de første årtier af det 21. oplevede også en heldig justering af Jorden, Pluto og de tætte stjernefelter i det fjerne centrum af Mælkevejen.

Dette sammenfald betyder, at Pluto passerer relativt ofte mellem os og en baggrundsstjerne. Når dette sker, dens skygge falder på jorden, en begivenhed astronomer omtaler som en okkultation.

Under en okkultation, ethvert observatorium, der tilfældigvis ligger inden for skyggens vej, kan se stjernen synes at forsvinde, mens Pluto passerer foran den, og derefter at dukke op igen, når de planetariske justeringer skifter. For ethvert givet sted på jordens overflade, en Pluto-okkultation varer højst et par minutter.

Okkultationsteknikken er blevet brugt meget til at studere banerne, ringe, måner, former og atmosfærer i det ydre solsystems verdener, inklusive asteroider, kometer, planeter og dværgplaneter.

Ved at sammenligne, hvad observatører ser forskellige steder på Jorden, størrelsen og formen af ​​den okkulte verden kan bearbejdes. Hvis objektet har en atmosfære, derefter i et par korte sekunder, mens stjernelyset blinker ud og derefter tændes igen, stjernelyset kan ændres ved absorption og brydning, når det passerer gennem den planetariske atmosfære.

Siden de første vellykkede okkultationsmålinger i 1980'erne, en række observationer har etableret stadig mere præcise mål for Plutos radius, samt løbende at skærpe vores forståelse af temperaturen og trykket i dens atmosfære.

Lang bane og årstider

Ligesom Jorden, Pluto har en sæsonbestemt cyklus på grund af dens polers hældning i forhold til dens baneplan. I løbet af Plutos lange år – svarende til 248 jordår – er først nordpolen og derefter sydpolen vinklet mod den fjerne Sol.

Men i modsætning til Jorden, Plutos bane strækkes til en ekstrem elliptisk form. Dens kredsløb er så langstrakt, at dens afstand fra Solen varierer fra 4,4 til 7,4 milliarder kilometer (30 til 50 gange så langt som Jord-Sol-afstanden).

Derimod Jordens afstand fra Solen varierer kun med 3,4 % over et år. Plutos atmosfære blev opdaget lige før Pluto nåede sin nærmeste tilgang til Solen, hvilket skete i 1989.

Siden 1989, Pluto har trukket sig tilbage fra Solen. Temperaturerne er faldet tilsvarende.

Under pres

På det tidspunkt, hvor Pluto begyndte at bevæge sig væk fra solen, astronomer forventede, at dette ville få dets atmosfæriske tryk til at falde, stort set på samme måde som trykket i et bildæk falder med koldt vejr og stiger i varmen. Tværtimod, observationer fra 1988-2016 har vist en støt stigning i det atmosfæriske tryk.

Umiddelbart før ankomsten af ​​NASAs New Horizons-sonde i 2015, okkultationsmålinger opdagede, at det atmosfæriske tryk på Pluto er tredoblet siden 1988 (det tilsvarende på Jorden ville være at sammenligne trykket på toppen af ​​Mt Everest med trykket ved havoverfladen).

Hvad er årsagen til uoverensstemmelsen? Enhver tanke om, at okkultationsmålingerne var fejlagtige, blev forvist af Radio Science Experiment (REX) ombord på New Horizons, som returnerede direkte målinger efter aftale med de jordbundne observatører.

Den nye forskning har løst mysteriet ved hjælp af en sæsonbestemt model til transport af gas og is rundt om planetens overflade.

Selvom Pluto bevæger sig længere fra Solen hvert år, dens nordpol er konstant solbelyst under denne del af dens kredsløb, hvilket får dens nitrogenis til at vende tilbage til gasfasen.

Dette forklarer den hurtige stigning i atmosfærisk tryk i løbet af de sidste tre årtier.

Men klimamodelleringen viser, at denne tendens ikke vil fortsætte.

Vinteren er virkelig på vej

Pluto vil fortsætte med at bevæge sig længere fra Solen indtil år 2113, og det svage sollys vil ikke være tilstrækkeligt til tilsvarende at opvarme de sydlige polare områder.

I det lange nordlige efterår og vinter, Plutos atmosfære forventes at kollapse, frosting ud på overfladen som is på en bilrude på en klar og kold vinternat.

På sit laveste ebbe, atmosfæren forventes at have mindre end 5 % af sit nuværende tryk. Kombinationen af ​​Plutos tætte tilgang til Solen og foråret på den nordlige halvkugle vil ikke gentage sig før år 2237.

Indtil da, det vil være af afgørende betydning at teste vores forståelse af planetariske atmosfæriske modeller under ekstreme lavtemperatur- og lavtryksforhold gennem fortsatte okkultationsmålinger.

Men disse muligheder vil blive mindre hyppige, da Plutos bane tager sin tilsyneladende position længere fra de tætte søstjerner i det galaktiske center, der hjalp os med at foretage observationerne.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.